ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA CẤP CHO PHỤ TẢI KHÔNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI .TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ VĂN HUỆ ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA CẤP CHO PHỤ TẢI KHÔNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Chuyên ngành: Kỹ thu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ VĂN HUỆ

ĐIỀU KHIỂN BỘ NGHỊCH LƯU ÁP BA PHA CẤP CHO PHỤ TẢI KHÔNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG

NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa

Mã số: 8520216

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2018

Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đoàn Quang Vinh

Phản biện 1: TS Nguyễn Kim Ánh

Phản biện 2: TS Hà Xuân Vinh

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 16 tháng 6 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

− Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách

khoa

− Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Với tình trạng môi trường đang ngày càng ô nhiễm bởi các chất thải công nghiệp từ các nhà máy, và với nhu cầu về năng lượng ngày mỗi cạn kiệt, nhiệm vụ tìm ra một nguồn năng lượng mới và thân thiện môi trường là nhu cầu bức thiết cho cả thế giới nói chung và Việt Nam chúng ta nói riêng;

Bộ nghịch lưu áp 3 pha 3 dây đã được sự dụng rộng rãi trong công nghiệp và được ứng dụng trong tải ba pha cân bằng, điểm trung tính được cô lập, với dòng thứ tự không bị triệt tiêu Gần đây tải không cân bằng và phi tuyến được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng, dòng ba pha không cân bằng và xuất hiện dòng trung tính Để đáp ứng cho các phụ tải này, dây trung tính cần được tính đến và phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây được cần đến;

Do đó trong luận văn sau sẽ tiến hành nghiên cứu về năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng vĩnh cửu và phương pháp điều khiển nguồn năng lượng này cấp cho các phụ tải không cân bằng thông qua điều khiển bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây; nó có thể đáp ứng cần thiết cho nhu cầu xã hội hiện nay

2 Mục tiêu nghiên cứu:

Nhằm từng bước tìm hiểu và nắm bắt và làm chủ công nghệ cũng như thiết bị liên quan đến điện mặt trời cấp cho phụ tải độc lập

và bất đối xứng, trước mắt là để phục vụ công tác triển khai lắp đặt hệ thống điện mặt trời thử nghiệm tại trụ sở Công ty Thuỷ điện Buôn Kuốp trong thời gian tới nhằm đúc rút kinh nghiệm, đo đạc thông số

và tìm hiểu thiết bị và về lâu dài hơn đó phục vụ cho việc triển khai

dự án điện mặt trời của Công ty Thuỷ điện Buôn Kuốp sẽ thực hiện tại

tỉnh Đắk Lắk.;

Hoàn thiện và làm sáng tỏ thêm lý thuyết về bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây ứng dụng trong lĩnh vực điện mặt trời

Hiểu và nắm bắt được công nghệ, cách thức và phương pháp nghiên cứu khoa học, kỹ năng trình bày một công trình nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là Pin Năng lượng mặt trời sử dụng bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây cấp cho phụ tải độc lập không cân bằng Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu điều khiển hệ thống kết nối

PV bằng nghịch lưu thông qua mô phỏng dùng chương trình Matlab/Simulink mà không đề cập việc tính toán thiết kế các panel PV;

Giới hạn của đề tài: Không thiết kế thi công mô hình thực

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu các bài viết sách báo trong nước và quốc tế; Thu thập số liệu liên quan về đối tượng;

Xây dựng mô hình;

Sử dụng công cụ mô phỏng bằng Matlab Simulink;

Nhận xét đánh giá kết quả

5 Bố cục đề tài

Chương 1: Tổng quan Hệ thống Pin Năng lượng Mặt trời Chương 2: Phương pháp điều khiển bám điểm công suất cực đại (MPPT) kết hợp với bộ chuyển đổi DC/DC

Chương 3: Hệ thống điện Mặt trời sử dụng bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây

6 Tổng quan tài liệu nghiên cứu

Tài liệu nghiên cứu được sử dụng cho luận văn này là các giáo trình về lý thuyết điều khiển của các tác giả ở trong và nước ngoài; các bài báo trong và ngoài nước về vấn đề điều khiển bộ nghịch lưu áp ba pha bốn dây trong lĩnh vực năng lượng mặt trời

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Hiện trạng, triển vọng phát triển điện mặt trời tại Việt Nam và tỉnh ĐăkLăk

1.2 Tế bào quang điện

Hình 1.8: Mạch tương đương cơ bản của tế bào quang điện

Hình 1.9: Sơ đồ mô phỏng 1 tế bào quang điện

1.3 Các điều kiện ảnh hưởng đến sự phát điện của pin quang điện

1.4 Hệ thống điện Mặt trời độc lập

Hình 1.37: Một cấu trúc cơ bản của hệ thống điện mặt trời

độc lập

1.5 Hệ thống điện Mặt trời nối lưới

DC/DC converter

DC/AC Inverter PV

array

Loads:

DC

Loads: AC

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BÁM ĐIỂM CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI KẾT HỢP BỘ CHUYỂN ĐỔI DC/DC

2.1 Giới thiệu về bộ dò tìm điểm công suất cực đại (MPPT) 2.2 MPPT với giải thuật P&O

Hình 2.6: Lưu đồ giải thuật P&O

2.3 Điều khiển công suất cực đại theo I

Hình 2.9: Lưu đồ giải thuật MPPTIref

2.4 Bộ chuyển đổi DC/DC Boost Converter

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý bộ boost converter

Hình 2.14: Sơ đồ mô phỏng Boost Converter

Kết quả mô phỏng với :

D=0.7

Vin = 220V

V = 700V

Hình 2.15: Kết quả mô phỏng Boost Converter

2.5 Bộ MPPT kết hợp bộ chuyển đổi DC/DC Boost converter

Hình 2.16: Sơ đồ tổng quát bộ MPPT kết hợp bộ Boost

converter

CHƯƠNG 3

HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI SỬ DỤNG NGHỊCH LƯU

ÁP 3 PHA 4 DÂY 3.1 Phân loại bộ nghịch lưu

Hình 3.1: Mạch nghịch lưu 3 pha 2 bậc

3.1.1 Bộ nghịch lưu áp ba pha hai mức

3.1.2 Các phương pháp điều khiểm bộ nghịch lưu áp

3.1.3 Một số tiêu chí đánh giá kỹ thuật PWM của bộ nghịch lưu và các dạng sóng mang dùng trong kỹ thuật PWM

3.2 Phương pháp điều chế điều rộng xung PWM cho bộ

nghịch lưu 3 pha 4 dây

Hình 3.8: Dạng sóng điều khiển theo phương pháp PWM

3.3 Mô phỏng bộ nghịch lưu áp 3 pha 4 dây

Hình 3.10: Sơ đồ khối mô phỏng tổng quát bộ nghịch lưu

Hình 3.11: Sơ đồ khối tạo xung kích cho bộ nghịch lưu

Hình 3.12: Dòng tải 3 pha khi phụ tải không cân bằng, phân tán

Hình 3.13: Áp dây tải 3 pha khi phụ tải không cân bằng, phân

tán

3.4 Mô phỏng tổng hợp hệ thống

Hình 3.14: Sơ đồ mô phỏng hệ thống

Kết quả mô phỏng với cường độ chiếu nắng lớn nhất 1000W/m2

Số lượng module: 36

Công suất hệ thống: 3065.04 W

Dòng MPPT: 14.85 A

Áp tại MPPT: 206.4V

Hình 3.15: Điện áp DC đầu ra bộ boost DC

Hình 3.16: Điện áp dây tải khi phụ tải không cân bằng, phân

tán

Hình 3.17: Điện áp pha tải khi phụ tải không cân bằng, phân

tán

Hình 3.18: Dòng điện tải khi phụ tải không cân bằng, phân

tán

Hình 3.19: Dòng trung tính In khi phụ tải không cân bằng,

phân tán Hình 3.20: Điện áp trên cuộn kháng trung tính uLn khi phụ tải

không cân bằng, phân tán

Hình 3.23: Dòng tải khi phụ tải cân bằng

Hình 3.24: Dòng trung tính khi phụ tải cân bằng

Hình 3.25: Điện áp trên cuộn kháng trung tính uLn khi phụ tải

cân bằng

Hình 3.29: Tỉ lệ (%) phổ hài điện áp dây Uab khi phụ tải

không cân bằng

Hình 3.31: Tỉ lệ (%) phổ hài dòng điện pha A khi phụ tải

không cân bằng

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Từ kết quả mô phỏng và phân tích phổ sóng hài, ta rút ra một số nhận xét sau:

− Điện áp 3 pha tạo ra từ hệ thống PV cung cấp đáp ứng tốt cho phụ tải không cân bằng;

− Điện áp và dòng điện cung cấp cho tải có độ méo dạng rất thấp, THDI = 0,3%, nhỏ hơn nhiều so với tiêu chuẩn IEEE1547 và IEC61727 (THDI <= 5%)

− Tỷ lệ dòng điện DC bơm vào tải rất nhỏ (0,04%) thấp hơn nhiều

so với tiêu chuẩn IEEE1574 (<0,5%) và IEC61727 (<1%)

− Tổng dòng hài từ bậc 2 đến bậc 8 của nguồn bơm vào tải là 0,04% thấp hơn so với giới hạn trong tiêu chuẩn IEEE1547, IEC61727

là 4%

Vì thời gian nghiên cứu có hạn; các kết quả có được ở luận văn này cũng chỉ dừng lại ở lý thuyết và mô phỏng trên phần mềm Matlab-Simullink Mong muốn tiếp theo của tác giả là tiếp tục sử dụng mô hình đã xây dựng để khảo sát, nghiên cứu và thiết kế mô hình thực để

áp dụng vào thực tế